大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)

《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》涉及大型立環(huán)脈動高梯度磁選機，尤其是大型立環(huán)磁選機上的磁系結(jié)構(gòu)。

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)之一，鐵礦石是鋼鐵工業(yè)最基本的原料。截至2012年5月，中國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快發(fā)展，需要依靠大量的鋼鐵原料支撐，需要大量鐵礦石資源提供保障。然而，由于中國鐵礦石生產(chǎn)能力不足，使得中國鐵礦石對外依存度不斷提高。中國鐵礦石進口數(shù)量迅猛增長：2004年中國進口鐵礦石2.08億噸，2009年進口鐵礦石數(shù)量達6.28億噸，對外依存度由2004年的41%提高到2009年的69%。另外，世界三大鐵礦石供應商淡水河谷、力拓和必和必拓憑借其相對壟斷地位，使中國一直被動接受高企的進口鐵礦石價格，2009年63.5%的粉礦到岸價格由74.0美元/噸上升到2010年的128美元/噸，2011年1月鐵礦石價格高歌猛進，突破了151美元/噸。對外依存度的高企以及進口鐵礦石價格的逐年攀升，使中國鋼鐵業(yè)陷入前所未有的成本困境，全行業(yè)的利潤僅有2%左右。因此加大中國國內(nèi)鐵礦資源開發(fā)力度，提高國產(chǎn)礦的自給率，已經(jīng)成為中國鋼鐵業(yè)應對不斷高企的成本危機，在危機面前生存、發(fā)展的關(guān)鍵。

然而，中國鐵礦石資源絕大多數(shù)為貧礦，貧礦占總儲量的97.5%，2003年中國國產(chǎn)鐵礦石的平均品位為40%，但2012年5月前已經(jīng)降至25%左右，鐵礦石品位降低無疑將推高中國鐵礦石生產(chǎn)成本。因此，中國礦山企業(yè)必須通過技術(shù)和管理創(chuàng)新，采用先進、高效的大型采礦、選礦設(shè)備，大幅提高國有鐵礦石產(chǎn)量，并且大幅降低鐵礦石生產(chǎn)成本，才有可能在未來競爭中生存和發(fā)展。

截至2012年5月，全世界已探明的鐵礦儲量為4千億噸，其中紅鐵礦（弱磁性鐵礦）占二分之一，隨著礦產(chǎn)大量開采，富礦越來越少和鐵礦石價格大幅攀升，原來的一些含量不高的貧鐵礦正在開始大規(guī)模開發(fā)，選礦工業(yè)的大型化、礦石貧細化、復雜化將成為世界性的發(fā)展趨勢，因而選礦企業(yè)迫切需要處理量大、選礦效率高、設(shè)備可靠性高、電耗低和生產(chǎn)成本低的大型弱磁鐵礦選礦設(shè)備，以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力。

《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》的申請人早期研制的SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機（專利號ZL86106144.6）用于選別紅鐵礦等弱磁性礦石，具有優(yōu)異的選礦性能，但2012年5月前已開發(fā)的機型處理量較小，不能滿足中國國內(nèi)外大型及超大型選礦廠的需求。中國國內(nèi)其他磁選機生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的最大磁選機的處理量也僅為70噸/小時，同樣無法滿足中國國內(nèi)外大型及超大型選礦廠的需求。

開發(fā)大型的立環(huán)脈動高梯度磁選機，提高其礦石處理能力，有助于降低鐵精礦生產(chǎn)成本，降低選別單位噸礦石的電耗，并可節(jié)約廠房用地，降低操作成本。但是，立環(huán)脈動高梯度磁選機設(shè)備的大型化需要克服諸多技術(shù)問題，其中，作為磁選機最重要組成部分的磁系結(jié)構(gòu)，隨著設(shè)備的大型化，其重量和尺寸也隨之加大，如將磁選機上的立環(huán)加大到4米時，磁系結(jié)構(gòu)的重量將高達260多噸，如此巨大的磁系如果再采用以往的結(jié)構(gòu)型式將會給設(shè)備的加工、安裝、維護造成極大困難，因而需要在保證其性能的前提下進行重新設(shè)計。

圖1（a）、（b）為2012年5月前立環(huán)脈動高梯度磁選機磁系結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2（a）、（b）為《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》磁系結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3（a）為中間磁頭鐵軛沿前后方向中心線的剖視圖；

圖3（b）為圖3（a）中A-A視圖；

圖4（a）為底殼鐵軛結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4（b）為圖4（a）中B-B視圖。

圖中：1為上鐵軛，2為中鐵軛，3為激磁線圈，4為月牙板，5為下鐵軛，6為背景磁區(qū)域，11為左上鐵軛，12為右上鐵軛，21為左中鐵軛，22為右中鐵軛，51為左下鐵軛，52為中間磁頭鐵軛，53為右下鐵軛，54為底殼鐵軛，52-1為前部磁頭鐵軛，52-2為后部磁頭鐵軛，52-3為連接螺栓，52-4為凹槽，52-5為礦漿流道，52-6為缺口，52-7為承重梁鐵軛，52-8為凸棱，52-9為排氣通道，54-1為底板，54-2為立板。

2016年12月7日，《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

如圖2（a）、圖2（b）所示，《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》磁系結(jié)構(gòu)從上向下依次包括左上鐵軛11，右上鐵軛12，左中鐵軛21，右中鐵軛22，激磁線圈3和下鐵軛5，激磁線圈3與磁系中的背景磁場區(qū)域6之間由月牙板4進行隔離；其中，下鐵軛5由左下鐵軛51、中間磁頭鐵軛52、右下鐵軛53、底殼鐵軛54組合而成。

如圖3（a）、圖3（b）所示，中間磁頭鐵軛52由前、后兩塊對接而成，前部磁頭鐵軛52-1和后部磁頭鐵軛52-2在相接合處通過分別靠近其上下沿設(shè)置的兩組螺栓52-3相互連接固定，其中，靠近下沿的螺栓52-3設(shè)置在前、后兩塊磁頭鐵軛向下延伸到凹槽52-4中的連接板上。

中間磁頭鐵軛52的下端面上設(shè)置有沿其前后方向中心線延伸的凹槽52-4，該凹槽52-4的橫截面的形狀為等腰梯形，參見圖3（b）。根據(jù)磁系中磁力線的傳導路徑，在保證左右兩側(cè)磁頭鐵軛橫截面不至于磁飽和的情況下，凹槽52-4的橫截面尺寸盡可能大，參見圖2（b）。

中間磁頭鐵軛52兩側(cè)下端分別固定有前后方向延伸的承重梁鐵軛52-7，兩承重梁鐵軛52-7背對中間磁頭鐵軛52一側(cè)均設(shè)置有凸棱52-8。

底殼鐵軛54包括左右間隔設(shè)置的兩塊底板54-1和分別固定在兩底板的前端和后端的兩塊立板54-2，底板54-1和立板54-2均為矩形板，并且，兩立板左右兩端分別與兩塊底板左右方向的外側(cè)邊齊平。

中間磁頭鐵軛52的下端插裝在底殼鐵軛54的兩塊底板54-1之間，兩根承重梁鐵軛52-7上的凸棱52-8分別支撐在兩塊底板54-1上，底殼鐵軛54上的兩塊立板54-2則分別臥入中間磁頭鐵軛52前后端下部形狀相配的缺口52-6中，缺口52-6的上側(cè)壁支撐在立板54-2的上端面上。中間磁頭鐵軛52的下端面與底板54-1的下表面齊平并相接成連續(xù)表面，立板54-2前后方向的外側(cè)表面與其上方的中間磁頭鐵軛52的外表面齊平并相接成連續(xù)表面。左下鐵軛51和右下鐵軛53分別與中間磁頭鐵軛52的左右兩側(cè)面無間隙地相接并坐落在底殼鐵軛54的兩塊底板54-1上，中間磁頭鐵軛52上的兩根承重梁鐵軛52-7同時分別與底板54-1和左、右下鐵軛無間隙相接。

《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》中的下鐵軛5的各個組件均單獨加工，組裝時，中間磁頭鐵軛52的前后兩部分分別起吊，就位后再用螺栓52-3連接成一整體。

《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》通過設(shè)置底殼鐵軛54，保證了組合后的下鐵軛的整體性，并且，底殼鐵軛54在起支撐連接作用的同時，還承擔傳導磁力線的作用。

參見圖2（b），上鐵軛和中間磁頭鐵軛上除了設(shè)置礦漿流道之外，還設(shè)置有排氣通道，排氣通道位于前部，礦漿流道位于后部。從加工方便角度考慮，上述實施例中的中間磁頭鐵軛52根據(jù)其上前后排列的排氣通道和礦漿流道分成前后兩塊，排氣通道52-9位于前部磁頭鐵軛52-1上，礦漿流道52-5位于后部磁頭鐵軛52-2上。

當然，采用前后兩塊磁頭鐵軛來組成中間磁頭鐵軛只是該發(fā)明的一種優(yōu)選方式，除此之外，中間磁頭鐵軛也可由前后對接的多塊構(gòu)成。

另外，設(shè)置凹槽52-4的目的是在保證磁頭鐵軛磁力線傳導路徑上的橫截面面積的情況下減少鐵軛用材，減輕鐵軛重量，故，除了上述示例中的橫截面為等腰梯形的凹槽之外，也可采用其他適當?shù)男螤睢?/p>

大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)專利目的

為滿足設(shè)備大型化的現(xiàn)實需求，《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》的目的在于提供一種新型的立環(huán)脈動高梯度磁選機磁系結(jié)構(gòu)，該磁系結(jié)構(gòu)在大大提高磁選機處理能力的同時，還具有電耗低、設(shè)備加工、安裝、維護容易的優(yōu)點。

大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)技術(shù)方案

《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》大型立環(huán)脈動磁選機磁系結(jié)構(gòu)從上向下依次包括左、右上鐵軛，左、右中鐵軛，激磁線圈和下鐵軛，激磁線圈與磁系中的背景磁場區(qū)域之間由月牙板進行隔離；其中，下鐵軛由左下鐵軛、中間磁頭鐵軛、右下鐵軛、底殼鐵軛組合而成，中間磁頭鐵軛包括沿前后方向排列的若干塊，若干塊相互對接并通過螺栓相互連接固定成一整體，中間磁頭鐵軛的下端面上設(shè)置有沿其前后方向中心線延伸的凹槽，該凹槽的橫向槽口寬度大于槽部寬度，并且在保證左右兩側(cè)磁頭鐵軛橫截面不至于磁飽和的情況下凹槽的橫截面尺寸盡可能大，中間磁頭鐵軛兩側(cè)下端分別固定有前后方向延伸的承重梁鐵軛，該承重梁鐵軛在背對中間磁頭鐵軛一側(cè)設(shè)置有凸棱，底殼鐵軛包括左右間隔設(shè)置的兩塊底板和分別固定在兩底板的前端和后端的兩塊立板，中間磁頭鐵軛的下端插裝在所述兩塊底板之間，兩根承重梁鐵軛上的凸棱分別支撐在兩塊底板上，中間磁頭鐵軛的下端面與底板的下表面齊平并相接成連續(xù)表面，所述兩塊立板分別臥入中間磁頭鐵軛前后端下部形狀相配的缺口中，缺口上側(cè)壁支撐在立板上端面上，立板前后方向的外側(cè)表面與其上方的中間磁頭鐵軛的外表面齊平并相接成連續(xù)表面，左、右下鐵軛分別無間隙貼靠中間磁頭鐵軛左右兩側(cè)面坐落在所述底板上，兩承重梁鐵軛分別與相鄰各鐵軛無間隙相接。

進一步，所述中間磁頭鐵軛由前、后兩塊對接而成，兩塊磁頭鐵軛在相接合處通過分別靠近其上下沿設(shè)置的兩組螺栓相互連接固定，其中，靠近下沿的螺栓設(shè)置在前、后兩塊磁頭鐵軛向下延伸到所述凹槽中的連接板上。

進一步，所述凹槽的橫截面的形狀為等腰梯形。

進一步，所述底殼鐵軛中的所述底板和所述立板均為矩形板，并且，兩立板左右兩端分別與兩塊底板左右方向的外側(cè)邊齊平。

磁系是磁選機最重要的部分之一，其造價占主機的60%以上。磁系結(jié)構(gòu)不僅關(guān)系到場強、漏磁、功耗等技術(shù)參數(shù)，而且關(guān)系到礦漿通路是否流暢，選礦指標的優(yōu)劣等問題。因此，磁系設(shè)計是制造優(yōu)質(zhì)磁選機的關(guān)鍵，需要綜合考慮設(shè)備的分選空間、激磁功耗、背景場強、選礦性能、加工難度、材料消耗、安裝、維護等諸多因素，同時還要防止轉(zhuǎn)環(huán)抖動。

將磁選機的立環(huán)直徑加大到4米，磁選機的整機重量將接近380噸，其中的磁系重量將高達260多噸，如果不對磁系結(jié)構(gòu)進行改進，將使其加工、運輸、安裝、維護都難以進行。

大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)改善效果

《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》在滿足背景磁場強度要求、最大限度地減少漏磁的情況下，采用了組合式的下鐵軛結(jié)構(gòu)，首先將下鐵軛分成左、右下鐵軛和中間磁頭鐵軛三個主要大塊，其中的中間磁頭鐵軛又切分成前、后兩塊，然后再利用底殼鐵軛將三大塊組合成一整體，同時，為保證中間磁頭鐵軛在底殼鐵軛上的穩(wěn)定支撐，還專門設(shè)置了起輔助支撐作用的承重梁鐵軛。該發(fā)明組合式下鐵軛結(jié)構(gòu)大大縮小了各組成部件的體積和重量，降低了加工、安裝、維護的難度，為磁系結(jié)構(gòu)的大型化創(chuàng)造了條件。

《大型立環(huán)磁選機磁系結(jié)構(gòu)》根據(jù)磁系中磁力線傳導的特點，在保證鐵軛橫截面面積足夠，又不至于達到磁飽和的情況下，還首次采用了減輕中間磁頭鐵軛重量的措施。通過在中間磁頭鐵軛下端面上設(shè)置凹槽，既減少了磁頭鐵軛材料的使用量，又不會使磁頭鐵軛局部出現(xiàn)磁飽和。以立環(huán)直徑4米的磁選機為例，中間磁頭鐵軛的重量50噸左右，通過設(shè)置凹槽，可節(jié)省鐵軛材料2噸左右。

采用該發(fā)明磁系結(jié)構(gòu)的立環(huán)直徑4米的磁選機，其干礦臺時處理能力可達到350-550噸/小時。

1.一種大型立環(huán)脈動磁選機磁系結(jié)構(gòu)，從上向下依次包括左、右上鐵軛，左、右中鐵軛，激磁線圈和下鐵軛，激磁線圈與磁系中的背景磁場區(qū)域之間由月牙板進行隔離；其特征在于，所述下鐵軛由左下鐵軛、中間磁頭鐵軛、右下鐵軛、底殼鐵軛組合而成，中間磁頭鐵軛包括沿前后方向排列的若干塊，若干塊相互對接并通過螺栓相互連接固定成一整體，中間磁頭鐵軛的下端面上設(shè)置有沿其前后方向中心線延伸的凹槽，該凹槽的橫向槽口寬度大于槽部寬度，并且在保證左右兩側(cè)磁頭鐵軛橫截面不至于磁飽和的情況下凹槽的橫截面尺寸盡可能大，中間磁頭鐵軛兩側(cè)下端分別固定有前后方向延伸的承重梁鐵軛，該承重梁鐵軛在背對中間磁頭鐵軛一側(cè)設(shè)置有凸棱，底殼鐵軛包括左右間隔設(shè)置的兩塊底板和分別固定在兩底板的前端和后端的兩塊立板，中間磁頭鐵軛的下端插裝在所述兩塊底板之間，兩根承重梁鐵軛上的凸棱分別支撐在兩塊底板上，中間磁頭鐵軛的下端面與底板的下表面齊平并相接成連續(xù)表面，所述兩塊立板分別臥入中間磁頭鐵軛前后端下部形狀相配的缺口中，缺口上側(cè)壁支撐在立板上端面上，立板前后方向的外側(cè)表面與其上方的中間磁頭鐵軛的外表面齊平并相接成連續(xù)表面，左、右下鐵軛分別無間隙貼靠中間磁頭鐵軛左右兩側(cè)面坐落在所述底板上，兩承重梁鐵軛分別與相鄰各鐵軛無間隙相接。

2.如權(quán)利要求1所示的磁系結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中間磁頭鐵軛由前、后兩塊對接而成，兩塊磁頭鐵軛在相接合處通過分別靠近其上下沿設(shè)置的兩組螺栓相互連接固定，其中，靠近下沿的螺栓設(shè)置在前、后兩塊磁頭鐵軛向下延伸到所述凹槽中的連接板上。

3.如權(quán)利要求1所示的磁系結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽的橫截面的形狀為等腰梯形。

4.如權(quán)利要求1所示的磁系結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底殼鐵軛中的所述底板和所述立板均為矩形板，并且，兩立板左右兩端分別與兩塊底板左右方向的外側(cè)邊齊平。

磁系是磁選機的重要組成部分，磁系按照磁極的配置方式可分為開放磁系和閉合磁系兩種。常用的磁選機多采用開放磁系。開放磁系按照磁極的排列特點又分為平面磁系、弧面磁系和塔形磁系3種。為平面磁系，其磁極排列為平面，帶式磁選機采用的是這種磁系；弧面磁系，其磁極排列為圓弧面，筒式磁選機采用的是這種磁系；塔形磁系，其磁極排列為塔形，某些磁力脫水格采用的是這種磁系。

磁選機磁系的寬度是指磁系沿圓筒軸向方向的長度。磁系寬度不同，磁場強度沿軸向方向的變化也不同。磁系寬度增大后，磁極上方各點的磁場強度均有增加，因為漏磁減小。寬度小的磁系，越靠近磁系邊緣，磁場強度越低，下降幅度很大，而寬度大的磁系，在很大范圍內(nèi)磁場是均勻的。寬的磁系在圓筒軸向方向上的磁場分布具有中間段高兩端低的特性。這是因為磁系兩端有磁通散放，這種特性和磁通散放的存在，設(shè)計磁選機的給礦口和排礦口寬度時應加以考慮。磁系寬度決定著給礦寬度，因而也就決定著磁選機的處理能力。增加磁系寬度必然要增加筒長，從而提高磁選機的處理能力。

可做磁選機磁系的永磁材料有永磁鐵氧體、鋁鎳鈷、鐵鉻鈷與猛鋁鐵、稀土鈷永磁材料、鉑鈷貴金屬永磁材料以及釹鐵硼永磁材料等。國產(chǎn)磁選設(shè)備用的永磁材料主要是永磁鐵氧體（鍶鐵氧體、鋇鐵氧體），其次是稀土鈷永磁材料。